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基于CAN总线的商用车EPS控制器的研发

作　者: 虎忠
导　师: 刘晶郁
学　校: 长安大学
专　业: 车辆工程
关键词: CAN总线商用车EPS PID PWM
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着EPS技术日趋成熟,其应用范围已经从最初的乘用车辆向商用车辆方向发展。然而CAN总线技术在汽车领域的广泛应用又给EPS的设计提出了新的要求,即EPS必须具备CAN总线接口,共享其他电子系统的相关信息,才能实现自身的助力功能,因此研发基于CAN总线的商用车EPS将成为助力转向系统研究的热点课题。论文以某载重4吨的中型货车作为目标车型,通过计算目标车型的最大方向盘转矩,分析传统助力转向系统的功能和所需参数(车速值、发动机转速值、方向盘扭矩转角值)的采集方法,设计研发了基于CAN总线的商用车电动助力转向系统控制器。本文主要完成了EPS系统车速采集节点、发动机转速采集节点、助力电机控制节点、仪表盘显示节点硬件电路和软件程序的设计,软件程序设计包括CAN总线各节点应用层协议和控制策略的制定,其中对助力电机采用分层控制的方法确定了助力模式、回正模式和阻尼模式三种控制模式,并对其控制器输出电流进行PID跟踪控制。调试检测各节点硬件电路,控制器已基本满足设计要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 汽车网络技术概述  10-11
    1.2.1 汽车网络的分类  10-11
    1.2.2 CAN协议国内外研究现状  11
  1.3 汽车转向技术概述  11-13
    1.3.1 汽车转向系统的分类  11-12
    1.3.2 国内外EPS技术研究现状及趋势  12-13
  1.4 研究背景及意义  13-14
  1.5 论文的主要研究内容  14-15
第二章基于CAN总线的EPS系统设计方案  15-37
  2.1 传统EPS系统的基本构成  15
  2.2 EPS系统的受力分析  15-17
  2.3 EPS系统控制策略  17-25
    2.3.1 目标电流决策  17-23
      2.3.1.1 助力控制模式  17-21
      2.3.1.2 回正控制模式  21-22
      2.3.1.3 阻尼控制模式  22-23
      2.3.1.4 控制模式的选择  23
    2.3.2 助力电机电流伺服控制  23-25
      2.3.2.1 电动机转矩特性  23-24
      2.3.2.2 电动机脉宽调制原理  24-25
      2.3.2.3 助力电机电流控制策略  25
  2.4 CAN总线协议  25-34
    2.4.1 CAN总线的分层结构及逻辑电平  25-27
    2.4.2 CAN总线的报文传送格式及类型  27-30
    2.4.3 CAN总线的位定时与位同步  30-31
      2.4.3.1 位定时  30-31
      2.4.3.2 位同步  31
    2.4.4 错误帧的种类和错误处理  31-32
    2.4.5 CAN控制器SJA1000  32-34
  2.5 基于CAN总线的EPS系统设计方案  34-35
    2.5.1 CAN总线整车的通信网络拓扑结构  34
    2.5.2 CAN总线的EPS系统通信网络拓扑结构  34-35
      2.5.2.1 车速采集节点  35
      2.5.2.2 发动机转速采集节点  35
      2.5.2.3 仪表盘显示节点  35
      2.5.2.4 助力电机控制节点  35
  2.6 本章小结  35-37
第三章基于CAN总线的EPS系统电路设计  37-56
  3.1 车速采集节点硬件电路设计  37-39
    3.1.1 电源电路  37
    3.1.2 单片机最小系统电路  37-38
    3.1.3 车速采集电路  38
    3.1.4 CAN总线通讯电路  38-39
  3.2 仪表盘显示节点硬件电路设计  39-41
  3.3 助力电机控制节点硬件电路设计  41-55
    3.3.1 电源电路  41-42
    3.3.2 单片机最小系统电路  42-43
    3.3.3 扭矩转角信号采集电路  43-47
    3.3.4 助力电机转速采集电路  47-48
    3.3.5 助力电机电流检测电路  48-49
    3.3.6 助力电机驱动电路  49-52
    3.3.7 电磁离合器控制电路  52-53
    3.3.8 故障检测电路  53-55
    3.3.9 CAN总线通讯电路  55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 EPS系统各节点软件设计及实现  56-65
  4.1 CAN总线应用层协议的制定  56-57
    4.1.1 系统报文定义  56
    4.1.2 节点报文屏蔽  56-57
  4.2 CAN总线通讯的软件设计  57-59
    4.2.1 CAN控制器初始化  57-58
    4.2.2 CAN接收程序设计  58-59
    4.2.3 CAN发送程序设计  59
  4.3 参数采集节点软件设计  59-60
  4.4 仪表盘显示节点软件设计  60-61
  4.5 助力电机控制节点软件设计  61-63
  4.6 系统性能测试  63-64
  4.7 本章小结  64-65
结论与展望  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利  70-71
致谢  71

基于CAN总线的商用车EPS控制器的研发

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